Урок информатики по теме "Моделирование". 9-й класс

Разделы: Информатика

Класс: 9


На современном этапе развития науки трудно представить себе процесс познания без использования технологий моделирования.

Что такое моделирование?
Моделирование – это создание модели объекта. (отвечает ученик)
Объект – это некоторая часть окружающего мира, рассматриваемая человеком как единое целое (предметы, процессы, явления)
Что такое модель?
Модель - это аналог (заменитель) объекта. (отвечает ученик)
Для чего и в каких случаях мы используем модели?
Ответы учеников: Для исследования, изучения объектов. Когда объекты слишком малы или слишком велики, когда исследование объекта может быть опасно, когда объект уже или  еще не существует.

Модели применяются людьми ещё с глубокой древности, однако лишь в эпоху новых информационных технологий и компьютеризации этот метод исследования приобрел столько разнообразных форм и средств реализации.

В каких сферах деятельности используется моделирование?
Ответы учеников: В архитектуре и дизайне, при  изучении различных наук, при проектировании,  в творческой деятельности  и т .п.

Тему «Моделирование» мы изучаем уже не первый урок. Мы моделировали различные ситуации, биологические процессы, решали задачи, связанные с математическими расчетами.

Цель нашего сегодняшнего урока: «Исследование движения тела под действием силы тяжести». Решать данную задачу мы будем поэтапно.

Давайте вспомним этапы моделирования:
1 этап – Постановка задачи
2 этап – Разработка модели
3 этап – Компьютерный эксперимент
4 этап – Анализ результатов  моделирования

Теперь остановимся поподробнее на каждом этапе:

1 этап: Постановка задачи

Парашютист при падении к земле испытывает действие двух сил (Каких?) силы тяжести и силы сопротивления.
Установлено, что сила сопротивления зависит от скорости движения (Как?) Чем больше скорость падения, тем больше сила сопротивления.

Fсопр = k v2

Каково должно быть значение коэффициента k, чтобы парашютист приземлился со скоростью не более 8 м/с, которая не представляет опасности для здоровья.

2 этап: Разработка модели

2.1. Информационная модель

Согласно 2 закону Ньютона  движение парашютиста под действием сил можно записать равенством

Fрез = Fтяжести + Fсопр

Проецируя это равенство на ось движения, получим:

Fрез = Fтяжести - Fсопр или ma = mg - k v2

Используя это равенство, получим формулу для вычисления ускорения:

a = g - k v2 /m

Будем рассчитывать скорость и расстояние, которое пролетел парашютист через равные промежутки времени t.
Давайте вспомним формулы для равноускоренного движения (дети дома выписали формулы в тетрадь)
t = t +   t
V = V + a t
S = S +  V t + a   t2 /2

2.2. Компьютерная модель

Таблица на экране и на карточках, заполняем её вместе с детьми, вcпомнив правила записи функций  в  программе MS EXCEL

 

A

B

C

D

1

Задача о парашютисте

2

 

 

 

 

3

Исходные данные

 

 

4

Масса человека

80

 

 

5

Коэффициент сопротивления

3

 

 

6

Изменение времени

0,5

 

 

7

Ускорение свободного падения

9,81

 

 

8

Начальная скорость

0

 

 

9

 

 

 

 

10

Расчет

 

 

11

Время

Скорость

Расстояние

Ускорение

12

0

=$B$8

0

=$B$7-$B$3*B12^2/$B$4

13

=А12+$B$6

=B12+$B$6*D12

=C12+B12*$B$6+D12*$B$6^2/2

 

14

 

 

 

 

 

3 этап: Компьютерный эксперимент

На этом этапе дети создают таблицу по образцу в  программе MS EXCEL, распространяют формулы методом автозаполнения и выполняют задания на карточках (записывают ответы на вопросы):

  1. Исследовать движение тела парашютиста под действием силы тяжести и сопротивления воздуха (что происходит при увеличении скорости падения парашютиста)
  2. Выбрать из таблицы значение коэффициента сопротивления k для безопасного приземления парашютиста.
  3. В программе MS EXCEL построить график изменения скорости, ускорения и расстояния в зависимости от времени.

Для детей, выполнивших задание раньше остальных, выдается дополнительное задание (за него ученик может получить дополнительную оценку)

4 этап: Анализ результатов моделирования

Выяснить у детей после проведения эксперимента, при каком же коэффициенте сопротивления падение парашютиста будет безопасным.

Подведение итогов работы.

Презентация
Приложение 1
Приложение 1